Pulsbreddekontrol aflaserpulsstyringteknologi
Pulsstyringen af laseren er et af nøgleleddene ilaserteknologi, som direkte påvirker laserens ydeevne og anvendelseseffekt. Denne artikel vil systematisk gennemgå pulsbreddestyring, pulsfrekvensstyring og relateret modulationsteknologi og stræbe efter at være professionel, omfattende og logisk.
1. Begrebet pulsbredde
Laserens pulsbredde refererer til laserpulsens varighed, som er en nøgleparameter til at beskrive laseroutputtets tidskarakteristika. For ultrakorte pulslasere (såsom nanosekund-, picosekund- og femtosekundlasere) gælder det, at jo kortere pulsbredden er, desto højere er peakeffekten og desto mindre er den termiske effekt, hvilket er egnet til præcisionsbearbejdning eller videnskabelig forskning.
2. Faktorer, der påvirker laserpulsbredden Laserpulsbredden påvirkes af en række faktorer, herunder hovedsageligt følgende aspekter:
a. Forstærkningsmediets egenskaber. Forskellige typer forstærkningsmedier har en unik energiniveaustruktur og fluorescenslevetid, som direkte påvirker laserpulsens generering og pulsbredde. For eksempel er faststoflasere, Nd:YAG-krystaller og Ti:safir-krystaller almindelige faststoflasermedier. Gaslasere, såsom kuldioxid (CO₂)-lasere og helium-neon (HeNe)-lasere, producerer normalt relativt lange pulser på grund af deres molekylære struktur og exciterede tilstandsegenskaber; halvlederlasere kan, ved at kontrollere bærerrekombinationstiden, opnå pulsbredder fra nanosekunder til picosekunder.
Laserhulrummets design har en betydelig indflydelse på pulsbredden, herunder: hulrummets længde. Laserhulrummets længde bestemmer den tid, det tager for lyset at bevæge sig igen og igen i hulrummet. Et længere hulrum vil føre til en længere pulsbredde, mens et kortere hulrum er befordrende for generering af ultrakorte pulser. Reflektans: En reflektor med høj reflektans kan øge fotontætheden i hulrummet og derved forbedre forstærkningseffekten, men for høj reflektans kan øge tabet i hulrummet og påvirke pulsbreddestabiliteten. Forstærkningsmediets position og forstærkningsmediets position i hulrummet vil også påvirke interaktionstiden mellem fotonen og forstærkningsmediet og derefter påvirke pulsbredden.
c. Q-switching-teknologi og mode-locking-teknologi er to vigtige metoder til at realisere pulslaseroutput og pulsbredderegulering.
d. Pumpekilde og pumpetilstand Pumpekildens effektstabilitet og valget af pumpetilstand har også en vigtig indflydelse på pulsbredden.
3. Almindelige metoder til pulsbreddekontrol
a. Ændr laserens arbejdstilstand: Laserens arbejdstilstand vil direkte påvirke dens pulsbredde. Pulsbredden kan styres ved at justere følgende parametre: pumpekildens frekvens og intensitet, pumpekildens energitilførsel og graden af partikelpopulationsinversion i forstærkningsmediet; Udgangslinsens reflektivitet ændrer feedbackeffektiviteten i resonatoren og påvirker dermed pulsdannelsesprocessen.
b. Styr pulsform: Juster pulsbredden indirekte ved at ændre formen på laserpulsen.
c. Strømmodulation: Ved at ændre strømforsyningens udgangsstrøm reguleres fordelingen af elektroniske energiniveauer i lasermediet og derefter ændres pulsbredden. Denne metode har en hurtig responshastighed og er velegnet til anvendelsesscenarier, der kræver hurtig justering.
d. Skiftemodulation: Ved at styre laserens skiftetilstand justeres pulsbredden.
e. Temperaturkontrol: Temperaturændringer vil påvirke laserens elektronenerginiveaustruktur og dermed indirekte påvirke pulsbredden.
f. Brug modulationsteknologi: Modulationsteknologi er et effektivt middel til præcist at kontrollere pulsbredden.
LasermodulationTeknologi er en teknologi, der bruger laser som bærer og indlæser information på den. Ifølge forholdet til laseren kan den opdeles i intern modulation og ekstern modulation. Intern modulation refererer til den modulationstilstand, hvor det modulerede signal indlæses i forbindelse med laseroscillation for at ændre laseroscillationsparametrene og dermed ændre laserens outputkarakteristika. Ekstern modulation refererer til den modulationstilstand, hvor modulationssignalet tilføjes efter at laseren er dannet, og laserens outputegenskaber ændres uden at ændre laserens oscillationsparametre.
Modulationsteknologi kan også klassificeres i henhold til bærermodulationsformer, herunder analog modulation, pulsmodulation, digital modulation (pulskodemodulation); I henhold til modulationsparametrene er den opdelt i intensitetsmodulation og fasemodulation.
IntensitetsmodulatorPulsbredden styres ved at justere ændringen i laserlysintensiteten.
FasemodulatorPulsbredden justeres ved at ændre lysbølgens fase.
Faselåst forstærker: Gennem faselåst forstærkermodulation kan laserpulsbredden justeres nøjagtigt.
Opslagstidspunkt: 24. marts 2025